ES2310179T3 - Procedimiento para la obtencion de un hidrofluoroalcano purificado. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de un hidrofluoroalcano purificado. Download PDF

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ES2310179T3 ES01929432T ES01929432T ES2310179T3 ES 2310179 T3 ES2310179 T3 ES 2310179T3 ES 01929432 T ES01929432 T ES 01929432T ES 01929432 T ES01929432 T ES 01929432T ES 2310179 T3 ES2310179 T3 ES 2310179T3
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Abstract

Procedimiento para la obtención de 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica purificado de acuerdo con el cual se somete 1,1,1,2-tetrafluoroetano que incluye impurezas orgánicas a al menos dos destilaciones, la segunda destilación siendo efectuada a una presión superior a la de la primera destilación, y se recupera, a la salida de la segunda destilación, al menos una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica, purificado de impurezas orgánicas.

Description

Procedimiento para la obtención de un hidrofluoroalcano purificado.
La presente invención tiene por objeto un procedimiento para la obtención de un hidrofluoroalcano purificado.
Ciertos hidrofluoroalcanos como en particular el 1,1,1,2-tetrafluoroetano y el 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano son utilizables, debido a sus propiedades físicas y a su toxicología favorable en aplicaciones farmacéuticas, en particular como gas propulsor en aerosol para fines médicos.
La producción industrial de tales hidrofluoroalcanos proporciona sin embargo un producto que contiene impurezas saturadas y no saturadas. Estas impurezas siendo frecuentemente tóxicas, normas importantes son susceptibles de ser adoptadas limitando la proporción, por ejemplo, de impurezas olefínicas a menos de 5 ppm en volumen (Ver por ejemplo el proyecto de normas de la FDA (Food and Drug Administration, Center for Drug and Evaluation and Research, Octubre 1998) concerniente a la proporción en dichas impurezas de 1,1,1,2-tetrafluoroetano para productos MDI).
En consecuencia es necesario purificar el hidrofluoroalcano de calidad industrial a fin de obtener un producto con calidad farmacéutica. Resulta igualmente necesario disponer de métodos de análisis que permitan detectar e identificar rastros de impurezas orgánicas no saturadas y saturadas en el hidrofluoroalcano. Esto presenta problemas en particular cuando esas impurezas tienen un punto de ebullición próximo al del hidrofluoroalcano.
La solicitud de patente WO-A-90/8750 se refiere a un procedimiento de purificación de 1,1,1,2-tetrafluoroetano de impurezas olefínicas de acuerdo con el cual se somete el 1,1,1,2-tetrafluoroetano a una hidrogenación catalítica. De acuerdo con este procedimiento conocido, se observan proporciones que van hasta 10 ppm en una sola impureza olefínica, a saber el 1,1-difluoro-2-cloroetileno. De acuerdo con la solicitud de patente, el límite de detección de 1,1-difluoro-2-cloroetileno es de 10 ppm. Además, este procedimiento conocido no permite una purificación satisfactoria de todas las impurezas orgánicas saturadas y no saturadas. En particular, este procedimiento conocido no permite eliminar el 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134). La presencia de cantidades sustanciales de HFC-134 en 1,1,1,2-tetrafluoroetano para aplicaciones farmacéuticas no es deseable debido a que su toxicidad ha sido poco exami-
nada.
La solicitud de patente EP 047531 se refiere a un procedimiento de purificación de 1,1,1,2-tetrafluoroetano de acuerdo con el cual se somete el 1,1,1,2-tetrafluoroetano a al menos dos destilaciones para obtener 1,1,1,2-tetrafluoroetano sustancialmente puro.
Era desde este momento deseable disponer de un procedimiento de fabricación efectivo que permita acceder a HFC-134a purificado, con calidad farmacéutica. Resultaba particularmente deseable disponer de un procedimiento de fabricación que permitiera una reducción efectiva de la proporción de cada impureza orgánica individual y alcanzar a la vez proporciones globales de impurezas orgánicas muy bajas.
La invención se refiere desde este momento a un procedimiento para la obtención de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a) con calidad farmacéutica purificado de acuerdo con el cual se somete HFC-134a que incluye impurezas orgánicas a al menos dos destilaciones, la segunda destilación siendo efectuada a una presión superior a la de la primera destilación, y se recupera, a la salida de la segunda destilación, al menos una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a) con calidad farmacéutica purificado de impurezas orgánicas. Más frecuentemente, esta fracción es directamente utilizable para aplicaciones farmacéuticas. El procedimiento de acuerdo con la invención no excluye sin embargo una o varias etapas suplementarias de acabado.
En una primera variante del procedimiento de acuerdo con la invención, las impurezas pesadas son separadas del HFC-134a en la primera destilación y las impurezas ligeras son separadas del HFC 134a en la segunda destilación.
En una segunda variante del procedimiento de acuerdo con la invención, que es preferida, las impurezas ligeras son separadas del HFC-134a en la primera destilación y las impurezas pesadas son separadas del HFC-134a en la segunda destilación. En este caso, se recupera la fracción constituida por HFC-134a purificado de impurezas orgánicas al inicio de la segunda destilación.
Por impureza ligera se entiende designar una impureza que presenta, a la presión de la destilación, un punto de ebullición inferior al del HFC-134a. Por impureza pesada, se entiende designar una impureza que presenta, a la presión de la destilación, un punto de ebullición superior al del HFC-134a.
Ha sido descubierto, de manera sorprendente, que el procedimiento de acuerdo con la invención permite una purificación extremadamente efectiva del HFC-134a de impurezas orgánicas saturadas y no saturadas, proporcionando así HFC-134a que presenta una baja proporción de dichas impurezas orgánicas, en particular en lo concerniente a su proporción de impurezas saturadas y, dado el caso, de (cloro)fluoroetenos y (cloro)fluoropropenos. El procedimiento de acuerdo con la invención se aplica en la obtención de 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica.
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La presión en la primera destilación es generalmente inferior a 10 bar absolutos. Frecuentemente esta es como máximo 9 bar. De preferencia esta es como máximo de 8 bar. Generalmente la presión en la primera destilación es de al menos 1 bar. Frecuentemente esta es de al menos 1,5 bar. De preferencia esta es de al menos 2 bar.
La presión en la segunda destilación es generalmente superior a 10 bar absolutos. Frecuentemente esta es de al menos 12 bar. De preferencia es de al menos 15 bar. De manera particularmente preferida, esta es de al menos 17 bar. De manera muy particularmente preferida, esta es de al menos 19 bar. Generalmente la presión en la segunda destilación es como máximo de 40 bar. Frecuentemente esta es como máximo de 30 bar. De preferencia esta es como máximo de 25 bar.
En la presente descripción, toda referencia a la presión corresponde a la presión absoluta medida en el inicio de la columna de destilación.
La temperatura a la cual se efectúa la primera o la segunda destilación corresponde de manera aproximativa a la temperatura de ebullición del HFC-134a a la presión seleccionada para la destilación respectiva.
Cada una de las dos destilaciones puede ser realizada en una o varias columnas de destilación. De preferencia, se utilizará una sola columna por destilación.
Las columnas de destilación utilizables en el procedimiento de acuerdo con la invención son conocidas por sí mismas. Se pueden utilizar, por ejemplo, columnas con platos convencionales o columnas con platos de tipo "dual-flow" o aún más columnas de apilamiento a granel o estructurado.
El número de platos teóricos en la primera destilación es generalmente de al menos 10. Frecuentemente es de al menos 15. Un número de al menos 20 ofrece buenos resultados.
El número de platos teóricos en la segunda destilación es generalmente de al menos 20. Frecuentemente es de al menos 30. Un número de al menos 40 ofrece buenos resultados.
La tasa de reflujo molar en la primera destilación es generalmente de al menos 50.
La tasa de reflujo molar en la segunda destilación es generalmente de al menos 5.
Ha sido descubierto que el procedimiento de acuerdo con la invención permite una purificación extremadamente efectiva del HFC-134a de impurezas orgánicas saturadas y no saturadas, proporcionando así HFC-134a que presenta una baja proporción de dichas impurezas orgánicas, en particular en lo que concierne, dado el caso, a su proporción en (cloro)fluoroetenos, (cloro)fluoropropenos y de impurezas saturadas. En realidad el procedimiento de acuerdo con la invención permite la obtención de un HFC-134a en el cual la proporción de cada impureza orgánica individual ha sido fuertemente reducida.
El HFC-134a obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención puede presentar una proporción individual de cada impureza orgánica de menos de 10 ppm molar. De preferencia esta proporción individual es como máximo de 8 ppm. De manera particularmente preferida esta proporción individual es como máximo de 5 ppm. Una proporción individual como máximo de 2,8 ppm es muy particularmente preferida. Una proporción individual como máximo de 1 ppm es aún más preferida.
Las proporciones de impurezas en el HFC-134a obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención pueden ser determinadas, de manera ventajosa, de acuerdo con el método descrito en el ejemplo 4.
La proporción total de impurezas orgánicas no saturadas en el HFC-134a obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención es generalmente como máximo de 200 ppm molar. Frecuentemente esta proporción total es como máximo de 100 ppm. Más frecuentemente la proporción total es como máximo de 50 ppm. De preferencia la proporción total es como máximo de 30 ppm. De manera particularmente preferida, la proporción total es como máximo de 25 ppm. Una proporción total como máximo de 20 ppm es aún más preferida. La proporción total puede ser incluso como máximo de 5 ppm.
La proporción total de impurezas orgánicas no saturadas en el HFC-134a obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención es generalmente como máximo de 5 ppm molar. Frecuentemente esta proporción es como máximo de 3 ppm. Más frecuentemente la proporción es como máximo de 2 ppm. De preferencia la proporción es como máximo de 1,8 ppm. De manera particularmente preferida, la proporción es como máximo de 1,7 ppm.
La proporción de fluoropropenos determinada en el 1,1,1,2-tetrafluoroetano obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención es generalmente menos de 1,4 ppm molar. Frecuentemente esta proporción es como máximo de 1,2 ppm. Más frecuentemente, la proporción es como máximo de 1,0 ppm. De preferencia la proporción es como máximo de 0,9 ppm. De manera particularmente preferida, la proporción es como máximo de
0,8 ppm.
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La proporción de 1,1,2,2-tetrafluoroetano en el 1,1,1,2-tetrafluoroetano obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención es generalmente menos de 10 ppm molar. De preferencia la proporción es como máximo de 8 ppm. De manera particularmente preferida, la proporción es como máximo de 5 ppm. De manera aún más preferida, la proporción es como máximo de 2 ppm.
El HFC-134a obtenido de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención puede ser utilizado como gas propulsor en aerosoles farmacéuticos o en la industria electrónica.
La figura 1 representa un esquema de instalación utilizable para utilizar la variante preferida del procedimiento de obtención de acuerdo con la invención. Los números hacen referencia a la figura 1. El HFC-134a que contiene impurezas orgánicas es introducido por la vía (1) en una primera columna de destilación (2). En el inicio (3) de esa columna (2) se obtiene una fracción que incluye impurezas ligeras (punto de ebullición inferior pero próximo), y las que forman a esta presión un azeotropo a temperatura mínima. En la base (4) de esta columna (2) se obtiene una fracción que contiene HFC-134a con una proporción reducida de impurezas ligeras que se introduce por la vía (5) en la segunda columna de destilación (6) que funciona a presión más elevada que la columna (2). Se recupera, en la base (7) de la segunda columna (6), una fracción enriquecida con impurezas pesadas que presenta un punto de ebullición superior en relación con el del HFC-134a. En el inicio (8) de la segunda columna (6), se obtiene HFC-134a purificado de impurezas orgánicas.
Los ejemplos dados a continuación tienen la intención de ilustrar, de manera no limitativa, el procedimiento de acuerdo con la invención.
Ejemplo 1
(Conforme a la invención)
Se ha utilizado una fracción impura de 1,1,1,2-tetrafluoroetano que contiene 57,2 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 10,6 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. Se ha introducido esta fracción al nivel del 7^{mo} plato teórico en una primera columna de destilación que incluye 20 platos teóricos. La presión en la primera columna era de 6.75 bar abs. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 250. Se ha trasegado en el inicio una fracción correspondiente a un 10% de la alimentación y que contiene 51,4 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 3,9 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En la base se ha recuperado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas "ligeras" que contienen 41,5 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 34.9 ppm de impurezas orgánicas no saturadas que se han introducido al nivel del 13^{er} plato en una segunda columna de destilación que contiene 20 platos teóricos. La presión de esta segunda columna de destilación fue de 19,3 bar absoluto. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 14,8. En la base de la columna se ha trasegado un 10% de la alimentación de la primera columna y que contiene 320 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 9,8 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En el inicio de esta columna se ha trasegado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas pesadas que contienen 10,7 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 1,3 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas.
Ejemplo 2
(No conforme a la invención)
Se ha utilizado una fracción impura de 1,1,1,2-tetrafluoroetano que contiene 2750 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 75 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. Se ha introducido esta fracción al nivel del 14^{to} plato teórico en una primera columna de destilación que incluye 20 platos teóricos. La presión en la primera columna era de 13 bar abs. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 50. Se ha trasegado en el inicio una fracción correspondiente a un 10% de la alimentación y que contiene 1950 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 150 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En la base se ha recuperado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas "ligeras" que contiene 2950 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 40 ppm de impurezas orgánicas no saturadas que se ha introducido al nivel del 14^{to} plato en una segunda columna de destilación que contiene 20 platos teóricos. La presión de esta segunda columna de destilación era de 12 bars absolutos. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 12,5. En la base de la columna se ha trasegado un 10% de la alimentación de la primera columna y que contiene 15500 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 50 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En el inicio de esta columna se ha trasegado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas pesadas que contienen 275 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 31 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas.
Ejemplo 3
(No conforme a la invención)
Se ha utilizado una fracción impura de 1,1,1,2-tetrafluoroetano que contiene 2950 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 50 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. Se ha introducido esta fracción al nivel del 14^{to} plato teórico en una primera columna de destilación que incluye 20 platos teóricos. La presión en la primera columna era de 7,5 bar abs. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 50. Se ha trasegado en el inicio una fracción correspondiente a un 10% de la alimentación y que contiene 1830 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 200 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En la base se ha recuperado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas "ligeras" que contiene 3200 ppm molar de impurazas orgánicas saturadas y 32 ppm de impurezas orgánicas no saturadas que se ha introducido al nivel del 14^{to} plato en una segunda columna de destilación que contiene 20 platos teóricos. La presión de esta segunda columna de destilación era de 6,5 bars absoluto. Se ha asegurado una tasa de reflujo de 12,5. En la base de la columna se ha trasegado un 10% de la alimentación de la primera columna y que contiene 27500 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 50 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas. En el inicio de esta columna se ha trasegado una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas pesadas que contiene 200 ppm molar de impurezas orgánicas saturadas y 28 ppm molar de impurezas orgánicas no saturadas.
Ejemplo 4
Se ha efectuado un análisis de 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica obtenido de acuerdo con un procedimiento de obtención conforme a la invención. Para hacer esto, se ha efectuado una cromatografía gaseosa en una columna de cromatografía gaseosa Rtx®-1 comercializada por la sociedad RESTEK Corp, que incluye a modo de fase estacionaria un 100% de dimetilpolisiloxano reticulado por el procedimiento Crossbond®. Las dimensiones de la columna eran de 105 m x 0.25 mm x 1,0 micro. Se ha utilizado un programa de temperatura que incluye 2 etapas, la primera comenzando a -50ºC y se ha hecho subir la temperatura a una velocidad de 1ºC/min hasta una temperatura de 0ºC. A continuación, en una segunda etapa se ha hecho subir la temperatura a una velocidad de 10ºC/min hasta 250ºC. La detección ha sido efectuada por espectrometría de masa en modo búsqueda de objetivo sobre ión característico (selected ion monitoring (SIM)) utilizando un espectrómetro de masa HP 5972 comercializado por la sociedad Hewlwett Packard. Se ha efectuado un establecimiento de patrón utilizando una mezcla patrón gaseosa constituida por 10 ppm de cada impureza a analizar.
La tabla que aparece a continuación muestra la proporción de diferentes impurezas del 1,1,1,2-tetrafluoroetano obtenido de acuerdo con la invención y del 1,1,1,2-tetrafluoroetano bruto que ha sido utilizado en el procedimiento de acuerdo con la invención. El límite de detección del método de análisis es igualmente indicado. Este límite de detección ha sido validado por un establecimiento de patrón estadístico en 5 concentraciones de 1 a 10 ppm en cada impureza individual. Los valores obtenidos han sido corregidos en función de la pureza de cada una de las impurezas presentes en la mezcla establecida como patrón.
La tabla retoma además los valores contenidos en el proyecto de normas de la FDA citado anteriormente. Todos los valores son expresados en ppm molar, excepto el valor "assay" que es expresado en porciento. Un campo vacío significa que la impureza en cuestión no ha sido observada.
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(Tabla pasa a página siguiente)
1
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(Continuación)
2
Aparece que el 1,1,1,2-tetrafluoroetano, obtenido conforme al procedimiento de acuerdo con la invención presenta una proporción en impurezas orgánicas, extremadamente baja y ampliamente inferior a los valores del proyecto de normas de la FDA. Además, la proporción de ninguna impureza orgánica individual no sobrepasa 1 ppm molar.
Aparece igualmente que el método de análisis permite detectar e identificar, con una sensibilidad extremadamente elevada todas las impurezas incluidas en el proyecto de normas de la FDA.

Claims (7)

1. Procedimiento para la obtención de 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica purificado de acuerdo con el cual se somete 1,1,1,2-tetrafluoroetano que incluye impurezas orgánicas a al menos dos destilaciones, la segunda destilación siendo efectuada a una presión superior a la de la primera destilación, y se recupera, a la salida de la segunda destilación, al menos una fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano con calidad farmacéutica, purificado de impurezas orgánicas.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el cual la presión en la primera destilación es inferior a 10 bar y la presión en la segunda destilación es de al menos 10 bar.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 en el cual la presión en la primera destilación es como máximo de 9 bar.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 en el cual la presión en la primera destilación es como máximo de 8 bar.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4 en el cual la presión en la segunda destilación es de al menos 15 bar.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 en el cual la presión en la segunda destilación es de al menos 19 bar.
7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6 en el cual se recupera la fracción constituida por 1,1,1,2-tetrafluoroetano purificado de impurezas orgánicas en el inicio de la segunda destilación.
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